説明

水素吸蔵合金電極及びその製造方法

【課題】活物質の脱落を抑えるための無地部の位置を特定する。
【解決手段】水素吸蔵合金電極11は、水素吸蔵合金粉末を含有する活物質5を支持するための多数の穿孔2aが設けられたパンチングメタル1を具備する。このパンチングメタル1の中央部に多数の穿孔を有する穿孔形成領域が設けられていると共に穿孔形成領域にパンチングメタル1の両面側から活物質5が形成されており、穿孔形成領域の外周縁部に穿孔が存在しない無地部3を有し、活物質が形成されていない露出部の一部に目印4が設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、穿孔板(パンチングメタル)を基材とした水素吸蔵合金電極とその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
アルカリ蓄電池の電極に用いられる水素吸蔵合金の特性は放電容量やサイクル特性といった蓄電池の性能に大きな影響を及ぼすことが知られている。
【0003】
特許文献1には、長尺帯状の「パンチングメタル」と呼ばれる多数の穿孔が設けられた薄い金属板に水素吸蔵合金粉末を含む負極活物質を塗着、乾燥して得られる水素吸蔵合金電極が記載されている。特に、活物質の脱落や電極を捲回したときに部分的短絡の原因となる鋭利な部分の発生を防ぐために、穿孔部の端部の少なくとも相対向する二辺(好ましくは四辺)に「穿孔されていない無地部」を設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平7−73874号公報
【特許文献2】特開2002−319395号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、無地部を有する従来の水素吸蔵合金電極の製造方法では、パンチングメタルの両面側全面にペースト状の活物質を塗布し、その活物質を乾燥させた後、両面側からプレスしてその活物質を所定の厚さに変形させ、その後、所定の形状に切断して完成する。このため、パンチングメタルを個々の電極に切断する時点ではすでにパンチングメタルの両面側の全面が活物質で覆われているために、無地部の位置を正確に特定することが困難であるという問題がある。また、活物質で覆われていない露出部を設けると、加圧により電極に歪みが生じることが特許文献2に記載されている。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、活物質の脱落を抑えるための無地部の位置を特定することを主たる技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金粉末を含有する活物質を支持するための多数の穿孔が設けられたパンチングメタルを具備する水素吸蔵合金電極であって、
前記パンチングメタルは、中央部に多数の穿孔を有する穿孔形成領域が設けられていると共に前記穿孔形成領域に前記パンチングメタルの両面側から活物質が形成され前記穿孔形成領域の外周縁部に前記穿孔が存在しない無地部を有し、
活物質が形成されていない露出部の一部に目印が設けられていることを特徴とする。
【0008】
パンチングメタルは無地部に沿って切断され個片化されるが、目印は切断位置を特定する機能を担う。この目印は、穿孔であってもよい。
【0009】
本発明に係る水素吸蔵合金電極の製造方法は、多数の穿孔を有する穿孔形成領域と前記穿孔形成領域の外周縁部に前記穿孔が存在しない無地部と活物質が形成されていない露出部の一部に目印とを含むパンチングメタルに水素吸蔵合金粉末を含有する活物質を支持させた水素吸蔵合金電極の製造方法であって、
ロール状に捲回されているパンチングメタルシートの両面側全面に順次水素吸蔵合金粉末を含有する活物質を塗布する塗布工程と、前記塗布された活物質の一部を掻き落とす塗工工程と、前記パンチングメタル上に残置された活物質を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥後の活物質を前記パンチングメタルと共にプレスするプレス工程と、前記目印を基準として前記パンチングメタル上の無地部の位置を特定することにより、前記パンチングメタルを前記プレス工程後の活物質と共に切断する切断工程とを含むことを特徴とする。このような構成によると、切断工程において切断位置を正確に特定することができるなどの効果を奏する。
【0010】
このパンチングメタルシートは、パンチングメタルの穿孔形成領域が幅方向に並べられ、パンチングメタルシートの捲回方向に沿って連ねられていることが好ましい。このような構成によると、塗工工程からプレス工程までを1つの製造ラインにすることができるなどの効果を奏する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、パンチングメタルを個片化する際の切断工程において、正確に切断位置を特定することができるため、無地部で確実に切断することが可能となり、活物質の脱落を抑えることができる水素吸蔵合金電極を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】パンチングメタルとパンチングメタルに活物質を塗布した水素吸蔵合金電極11を示す概略図(a)活物質を塗布する前の状態のパンチングメタル(b)パンチングメタルに活物質を塗布した水素吸蔵合金電極の表面(c)は、(b)の裏面図
【図2】図1(b)のX−X線の拡大断面図
【図3】(a)水素吸蔵合金電極の製造材料(b)〜(e)水素吸蔵合金電極の製造工程を示す模式図(f)完成した水素吸蔵合金電極
【図4】水素吸蔵合金電極の製造ライン(a)塗工工程からプレス工程まで(b)切断工程
【図5】パンチングメタルシート
【図6】塗工工程途中のパンチンメタルシート
【図7】塗工工程途中のパンチンメタルシート
【図8】活物質を積層したパンチングメタルシート1aの切断工程図
【発明を実施するための形態】
【0013】
(実施形態)
図1は、パンチングメタルとパンチングメタルに活物質を塗布した水素吸蔵合金電極11を示す概略図である。図1(a)は、活物質を塗布する前の状態のパンチングメタルを示している。図1(b)は、パンチングメタルに活物質を塗布した水素吸蔵合金電極の表面を示している。図1(c)は、図1(b)を裏面から見た図である。
【0014】
図1(a)〜(c)に示すように、パンチングメタル1は、長辺Lと短辺Sとからなる略矩形状の薄い鋼板からなるもので活物質の支持体となる。パンチングメタル1の中央部には、多数の穿孔2aからなる穿孔部形成領域2を有しており、穿孔部形成領域2の四辺の外周縁部には無地部3を有している。穿孔部形成領域2にはパンチングメタル1の両面側から水素吸蔵合金粉末を含む活物質が形成されているが、無地部3には穿孔が存在しない。そして、活物質が形成されていない露出部の一部には目印4が設けられている。
【0015】
目印4は、切断工程において、切断位置を識別するための基準位置となるものであり、例えば光電センサーなどで読みとり可能な程度の直径を持つ穿孔であることが好ましい。但し、目印4は、センサーで読みとり可能なものであればどのような構成でもよく、必ずしも穿孔でなくてもよい。例えば、凹部や切り欠きなどであってもよい。
【0016】
図2は、図1(b)のX−X線の断面を拡大して矢印の方向から見た図である。パンチングメタル1の厚さh1は、例えば約60[μm]であり、パンチングメタルの両面側の活物質の層を含めた水素吸蔵合金電極の厚さh2は、例えば約400[μm]である。パンチングメタル1の表面は、大部分が活物質で覆われているが、穿孔部形成領域2の一部であっても活物質5が存在しない部分(K)があってもよい。この理由は、負極となる水素吸蔵合金電極は通常は正極及びセパレーターとともに捲回されて用いられるが、捲回された水素吸蔵合金電極の最外周にあたる部分では塗布された活物質が殆ど発電に寄与しないことからエネルギー密度を高めるためにこの部分の活物質を除去することがあるためである。
【0017】
図3(a)は、水素吸蔵合金電極の製造材料となるシート状のパンチングメタル(以下、「パンチングメタルシート」という)1aと、活物質5aとをそれぞれ示している。図3(b)〜図3(e)は水素吸蔵合金電極の製造工程を模式的に示しており、図中の矢印は、パンチングメタルを繰り出す方向やローラーの回転方向などを示している。図3(f)は、完成した水素吸蔵合金電極を示している。
【0018】
図3(a)に示すように、パンチングメタルシート1aはロール状に捲かれた長尺の鋼板に多数の穿孔が予め形成されている。活物質5aは水素吸蔵合金粉末等を混練したペースト状のものが用いられる。
【0019】
図5は、パンチングメタルシートに形成された多数の穿孔のパターンを示している。図中の右向きの矢印はパンチングメタルシートの捲回方向すなわち水素吸蔵合金電極を製造する工程においてパンチングメタルを繰り出す方向を表している。この図に示すように、パンチングメタルシート1aは、幅方向(短辺方向)に沿ってパンチングメタル1の穿孔形成領域を2列に並べたものパンチングメタルシート1aの捲回方向に沿って連ねる構成を採っている。これに対し、パンチングメタル1を縦向きに多数並べる構成も採りうるが、そうすると捲回外周部の活物質の除去を連続的に行うのが困難となる。しかも、パンチングメタルを個片化するための切断工程が長辺方向と幅方向の2回に分かれるため、製造工程が複雑になる欠点もある。図中の破線はパンチングメタルを個片化する際の切断位置を示している。このように、1枚のパンチングメタルシート1aから多数の水素吸蔵合金電極を製造することができる。
【0020】
図3(b)は、パンチングメタルシート1aに活物質を塗布する塗工工程を示しており、活物質を塗布すると共に塗布された活物質の両面又は片面の一部分を連続的に例えばスクレパーをとおしてゴム製のヘラ6で掻き落とす様子を示している。
【0021】
図6及び図7は、いずれも塗工工程途中のパンチンメタルシートを示す図である。図6はパンチングメタルシートを表面側から見た図であり、図7は裏面側から見た図である。図中の矢印はパンチングメタルの捲回方向すなわちパンチングメタルを繰り出す方向を、破線は切断位置を規定する仮想的な線及び仮想的な領域の境界をそれぞれ示している。
【0022】
図中のA1は、活物質5aの塗布前の状態を表しており、A2は活物質5aをシート1aの全面に塗布した状態を、A3は塗布直後に活物質5aの不要な部分K1をヘラ6で掻き落とした状態を表している。
【0023】
図3(c)は、塗布された活物質の乾燥工程を示している。この図に示すように、乾燥機7にペースト状の活物質5aを通過させて乾燥させる。図3(d)は、プレス工程を示す図であり、ロールプレス機のローラー8で活物質5をパンチングメタル1の両面側から押圧することで一定の厚さに変形させている。図3(e)は切断工程を示す図であり、切断機9a、9bによって長手方向及び幅方向の無地部3に沿ってそれぞれ切断する。図3(f)は完成した水素吸蔵合金電極を示す図である。
【0024】
パンチングメタルシート1aは、各パンチングメタル1の外周縁部に無地部3を備えているため、ペースト状の活物質5aを掻き落として段差を設けても、無地部3が歪みを緩和するため、プレス工程において歪みは生じにくい。しかも、活物質5aは乾燥工程前に除去されるため、ゴム製のヘラなどで掻き落とすことは容易であり、さらに、掻き落とされた活物質は再利用することもできる。
【0025】
図8は、活物質を積層したパンチングメタルシート1aの切断工程を説明する図である。切断工程では、図8に示すように、破線S1、L1に沿って切断する。これにより、図1(b)及び図1(c)に示す水素吸蔵合金電極を得る。
【0026】
パンチングメタルシート1aの幅方向の中央部に切断刃を設けることで破線S1に沿って切断することができる。一方、図8に示すように、パンチングメタルシート1aの両端部に形成された目印4を光電センサー等で検知して基準位置とすることにより、切断刃はパンチングメタル1の長手方向の切断位置L1を特定することができる。
【0027】
図4は、水素吸蔵合金電極の製造ラインを示す図である。図4(a)は、塗工工程からプレス工程までの製造ラインを示す図であり、図4(b)は、切断工程の製造ラインを示す図である。図4に示すように、水素吸蔵合金電極の製造方法では、各パンチングメタル1の外周縁部に無地部3を備えているため、プレス工程の際に歪みが生じにくく、塗工工程からプレス工程までを1つの製造ラインとすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0028】
本発明は、水素吸蔵合金電極の製造工程における切断工程を改良するものとして産業上の利用可能性は極めて大きい。
【符号の説明】
【0029】
1 パンチングメタル
1a パンチングメタルシート
2 穿孔部
2a 穿孔
3 無地部
4 目印
5 活物質
5a ペースト状の活物質
6 スクレパー及びヘラ
7 乾燥機
8 ローラー
9a、9b 切断機
10 センサー
11 水素吸蔵合金電極
K、K1 不要な部分
L 長辺
L1 切断線
S 短辺
S1 切断線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素吸蔵合金粉末を含有する活物質を支持するための多数の穿孔が設けられたパンチングメタルを具備する水素吸蔵合金電極であって、
前記パンチングメタルは、中央部に多数の穿孔を有する穿孔形成領域が設けられていると共に前記穿孔形成領域に前記パンチングメタルの両面側から活物質が形成され前記穿孔形成領域の外周縁部に前記穿孔が存在しない無地部を有し、
活物質が形成されていない露出部の一部に目印が設けられていることを特徴とする水素吸蔵合金電極。
【請求項2】
前記目印は、穿孔であることを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵合金電極。
【請求項3】
多数の穿孔を有する穿孔形成領域と
前記穿孔形成領域の外周縁部に前記穿孔が存在しない無地部と
活物質が形成されていない露出部の一部に目印とを含むパンチングメタルに水素吸蔵合金粉末を含有する活物質を支持させた水素吸蔵合金電極の製造方法であって、
ロール状に捲回されているパンチングメタルシートの両面側全面に順次水素吸蔵合金粉末を含有する活物質を塗布する塗布工程と、前記塗布された活物質の一部を掻き落とす塗工工程と、前記パンチングメタル上に残置された活物質を乾燥させる乾燥工程と、前記乾燥後の活物質を前記パンチングメタルと共にプレスするプレス工程と、前記目印を基準として前記パンチングメタル上の無地部の位置を特定することにより、前記パンチングメタルを前記プレス工程後の活物質と共に切断する切断工程とを含むことを特徴とする水素吸蔵合金電極の製造方法。
【請求項4】
前記パンチングメタルシートは、パンチングメタルの穿孔形成領域が幅方向に並べられ、パンチングメタルシートの捲回方向に沿って連ねられていることを特徴とする請求項3記載の水素吸蔵合金電極の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−14870(P2012−14870A)
【公開日】平成24年1月19日(2012.1.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−147938(P2010−147938)
【出願日】平成22年6月29日(2010.6.29)
【出願人】(507151526)株式会社GSユアサ (375)
【Fターム(参考)】